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高密度植被覆盖区基于无人机高光谱数据的农田土壤有机质反演
1
作者
汪杰
孙孝林
+8 位作者
伍丹华
周亚男
刘畅
曹越
汤叶涛
张美薇
王晓晴
曾令涛
崔宇培
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第10期2885-2896,共12页
精准、高效地估测土壤有机质含量并获取其空间分布,对于农业发展、生态环境保护和气候变化应对等领域至关重要。然而,传统的农田土壤有机质信息获取方法存在诸多局限,难以满足实际需求,尤其是在高密度植被覆盖的热带和亚热带地区。当前...
精准、高效地估测土壤有机质含量并获取其空间分布,对于农业发展、生态环境保护和气候变化应对等领域至关重要。然而,传统的农田土壤有机质信息获取方法存在诸多局限,难以满足实际需求,尤其是在高密度植被覆盖的热带和亚热带地区。当前,无人机广泛普及,并且大量基于植被遥感的土壤信息反演研究已为解决该问题提供了新的思路。为了验证该思路,本研究以广东省韶关市一块面积约75公顷的农田为研究对象,首先获取作物成熟期的无人机植被高光谱影像,并采集103个土壤样本带回实验室进行高光谱和有机质含量测定,接着采用连续小波变换对无人机植被和实验室土壤高光谱进行特征提取,最后结合随机森林算法,分别对特征提取前后的高光谱数据进行土壤有机质含量反演及制图,并与普通克里格制图进行比较。结果表明:(1)无人机植被高光谱与土壤有机质含量具有显著相关性,但无人机植被高光谱反演土壤有机质含量的准确度略低于土壤高光谱;(2)经过连续小波变换处理后,无人机植被高光谱反演土壤有机质的准确度优于土壤高光谱,但仍略低于连续小波变换后的土壤高光谱;(3)无人机植被高光谱反演土壤有机质含量的制图准确度优于传统的普通克里格方法,且非常精细。综合无人机植被高光谱在成本、效率上的显著优势,本研究认为无人机植被高光谱反演并制图土壤有机质含量的方法可为智慧农业等领域提供大量、详尽的土壤信息,具有广阔的应用前景。
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关键词
无人机高光谱数据
高密度植被覆盖区
土壤有机质
特征提取
数字制图
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职称材料
多种两步模式的三维制图方式在丘陵区林地土壤有机碳预测中的对比
2
作者
杨华蕾
王晓晴
+5 位作者
张美薇
郭倩
王会利
曾令涛
崔宇培
孙孝林
《水土保持学报》
CSCD
北大核心
2024年第2期351-363,共13页
[目的]为了探讨多种两步模式三维制图方法的准确度影响因素及其规律。[方法]以华南典型丘陵区1个面积约5 km^(2)的林场内土壤有机碳为研究对象,分别使用样条函数、指数函数和幂函数作为深度函数,普通克里格和随机森林作为水平制图方法,...
[目的]为了探讨多种两步模式三维制图方法的准确度影响因素及其规律。[方法]以华南典型丘陵区1个面积约5 km^(2)的林场内土壤有机碳为研究对象,分别使用样条函数、指数函数和幂函数作为深度函数,普通克里格和随机森林作为水平制图方法,以及两步模式的2种不同制图形式(称为形式A和B),进行土壤有机碳含量的三维预测制图,并探究不同的深度函数、水平制图方法或制图形式对两步模式三维制图结果的影响规律。[结果](1)深度函数在很大程度上决定制图结果在垂直和水平方向上的变异,表现在制图结果的变异在3个深度函数之间差异较大,其中指数函数上的变异最大,幂函数上最弱,而水平制图方法(普通克里格与随机森林)对制图结果的垂直变异影响不大,但对表层的空间变异影响较大;(2)样条函数由于模拟的深度曲线与实测点吻合得最好,因而准确度最好,表现在基于样条函数的三维制图一致性相关系数(CCC)为0.72~0.75,均高于同种制图形式下的其他函数(CCC为0.64~0.74),而水平制图方法中普通克里格的制图效果好于随机森林,表现在前者的CCC为0.67~0.75,后者的CCC为0.64~0.72;(3)两步模式的2种制图形式对准确度的影响较小,仅在底层的准确度上表现出形式A(即水平预测制图深度函数模拟值)好于形式B(即水平预测制图深度函数参数);(4)所有制图方式中,普通克里格与样条函数相结合的制图形式A的准确度最高,决定系数(R 2)达0.76,一致性相关系数(CCC)为0.75,均方根误差(RMSE)为3.50 g/kg。[结论]在两步模式的三维土壤制图中,首先应考虑样条函数作为深度函数,其次依据研究区的景观条件和样本量,考虑水平制图方法,最后,尽量采用两步模式的第一种制图形式。
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关键词
三维制图
土壤有机碳
深度函数
两步模式
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职称材料
题名
高密度植被覆盖区基于无人机高光谱数据的农田土壤有机质反演
1
作者
汪杰
孙孝林
伍丹华
周亚男
刘畅
曹越
汤叶涛
张美薇
王晓晴
曾令涛
崔宇培
机构
中山大学地理科学与规划学院
广西大学农学院
江苏省盐城市东台市安丰镇综合服务中心
中山大学环境科学与工程学院
出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第10期2885-2896,共12页
基金
国家农业重大科技项目资助。
文摘
精准、高效地估测土壤有机质含量并获取其空间分布,对于农业发展、生态环境保护和气候变化应对等领域至关重要。然而,传统的农田土壤有机质信息获取方法存在诸多局限,难以满足实际需求,尤其是在高密度植被覆盖的热带和亚热带地区。当前,无人机广泛普及,并且大量基于植被遥感的土壤信息反演研究已为解决该问题提供了新的思路。为了验证该思路,本研究以广东省韶关市一块面积约75公顷的农田为研究对象,首先获取作物成熟期的无人机植被高光谱影像,并采集103个土壤样本带回实验室进行高光谱和有机质含量测定,接着采用连续小波变换对无人机植被和实验室土壤高光谱进行特征提取,最后结合随机森林算法,分别对特征提取前后的高光谱数据进行土壤有机质含量反演及制图,并与普通克里格制图进行比较。结果表明:(1)无人机植被高光谱与土壤有机质含量具有显著相关性,但无人机植被高光谱反演土壤有机质含量的准确度略低于土壤高光谱;(2)经过连续小波变换处理后,无人机植被高光谱反演土壤有机质的准确度优于土壤高光谱,但仍略低于连续小波变换后的土壤高光谱;(3)无人机植被高光谱反演土壤有机质含量的制图准确度优于传统的普通克里格方法,且非常精细。综合无人机植被高光谱在成本、效率上的显著优势,本研究认为无人机植被高光谱反演并制图土壤有机质含量的方法可为智慧农业等领域提供大量、详尽的土壤信息,具有广阔的应用前景。
关键词
无人机高光谱数据
高密度植被覆盖区
土壤有机质
特征提取
数字制图
Keywords
UAV hyperspectral data
High-density vegetation coverage areas
Soil organic matter
Feature extraction
Digital mapping
分类号
S185.3 [农业科学—农业基础科学]
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职称材料
题名
多种两步模式的三维制图方式在丘陵区林地土壤有机碳预测中的对比
2
作者
杨华蕾
王晓晴
张美薇
郭倩
王会利
曾令涛
崔宇培
孙孝林
机构
中山大学地理科学与规划学院
广西壮族自治区林业科学研究院
出处
《水土保持学报》
CSCD
北大核心
2024年第2期351-363,共13页
基金
国家自然科学基金项目(42071062,41771246)。
文摘
[目的]为了探讨多种两步模式三维制图方法的准确度影响因素及其规律。[方法]以华南典型丘陵区1个面积约5 km^(2)的林场内土壤有机碳为研究对象,分别使用样条函数、指数函数和幂函数作为深度函数,普通克里格和随机森林作为水平制图方法,以及两步模式的2种不同制图形式(称为形式A和B),进行土壤有机碳含量的三维预测制图,并探究不同的深度函数、水平制图方法或制图形式对两步模式三维制图结果的影响规律。[结果](1)深度函数在很大程度上决定制图结果在垂直和水平方向上的变异,表现在制图结果的变异在3个深度函数之间差异较大,其中指数函数上的变异最大,幂函数上最弱,而水平制图方法(普通克里格与随机森林)对制图结果的垂直变异影响不大,但对表层的空间变异影响较大;(2)样条函数由于模拟的深度曲线与实测点吻合得最好,因而准确度最好,表现在基于样条函数的三维制图一致性相关系数(CCC)为0.72~0.75,均高于同种制图形式下的其他函数(CCC为0.64~0.74),而水平制图方法中普通克里格的制图效果好于随机森林,表现在前者的CCC为0.67~0.75,后者的CCC为0.64~0.72;(3)两步模式的2种制图形式对准确度的影响较小,仅在底层的准确度上表现出形式A(即水平预测制图深度函数模拟值)好于形式B(即水平预测制图深度函数参数);(4)所有制图方式中,普通克里格与样条函数相结合的制图形式A的准确度最高,决定系数(R 2)达0.76,一致性相关系数(CCC)为0.75,均方根误差(RMSE)为3.50 g/kg。[结论]在两步模式的三维土壤制图中,首先应考虑样条函数作为深度函数,其次依据研究区的景观条件和样本量,考虑水平制图方法,最后,尽量采用两步模式的第一种制图形式。
关键词
三维制图
土壤有机碳
深度函数
两步模式
Keywords
3D mapping
soil organic carbon
depth functions
two-step model
分类号
K903 [历史地理—人文地理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高密度植被覆盖区基于无人机高光谱数据的农田土壤有机质反演
汪杰
孙孝林
伍丹华
周亚男
刘畅
曹越
汤叶涛
张美薇
王晓晴
曾令涛
崔宇培
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
多种两步模式的三维制图方式在丘陵区林地土壤有机碳预测中的对比
杨华蕾
王晓晴
张美薇
郭倩
王会利
曾令涛
崔宇培
孙孝林
《水土保持学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
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引证文献
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